分析電能計量互感器故障原因分析與對策

摘 要：一般情況下，在設(shè)計10 kV的電力工程中，設(shè)計人員經(jīng)常選擇使用安裝在電能計量互感器柜里的電壓互感器來作為計量設(shè)備的電壓提供使用點，然而，在實際的應(yīng)用以及運行過程中，電壓互感器產(chǎn)生的故障會嚴(yán)重危害到電能計量設(shè)備的運行過程，導(dǎo)致在一定程度上出現(xiàn)電能計費的不準(zhǔn)確，這些不利后果將對電能的使用者以及電能的運營者帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。因此，分析電能計量互感器故障的原因并且采取相應(yīng)措施解決故障，對于電力工程的穩(wěn)定具有重要的意義。

關(guān)鍵詞：電能計量互感器 故障 諧振 措施

中圖分類號：TM451 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）11（b）-0102-01

我們知道，國家對于10 kV的用電系統(tǒng)一般采用的運行方式是控制其中性點不接地，并且按照有關(guān)電能計量的規(guī)定，一般對于10 kV的高壓型計量裝置需要采用三相兩元件進(jìn)行計量，通過電壓互感器以及電流互感器兩種設(shè)施分別對計量的裝置提供所需的電流以及電壓。電力工程在設(shè)計過程中如果達(dá)到了10 kV，其計量電壓通常由電壓互感柜中的電壓互感器提供的。隨著我們國家工農(nóng)行業(yè)的快速發(fā)展，人們對于電能的需求也變得越來越多，由于電力變壓器的存儲容量變得越來越大，從而導(dǎo)致了10 kV的電力系統(tǒng)出現(xiàn)了許多負(fù)面影響，例如：電力的負(fù)荷程度重、負(fù)荷的類型不一以及負(fù)荷的密度大等等。這種工作環(huán)境的大幅度改變使得高壓電能計量的互感器經(jīng)常出現(xiàn)嚴(yán)重故障，影響了電能計量互感裝置的正常使用。因此，技術(shù)人員需要加強(qiáng)對電能計量互感裝置的管理，從而確保電能計量互感器的安全運行。

1 電能計量互感器產(chǎn)生故障的原因

現(xiàn)如今，由于高壓限流的熔斷器結(jié)構(gòu)簡單、便于人們的維修以及經(jīng)濟(jì)可靠等優(yōu)點被越來越多的技術(shù)人員用來作為35 kV之內(nèi)的電能網(wǎng)絡(luò)的保護(hù)裝置，該裝置能夠保護(hù)在過負(fù)荷或者過電流情況下的電能計量系統(tǒng)。當(dāng)10 kV的電能計量互感器出現(xiàn)故障的時候，高壓限流的熔斷器就會開始自動熔斷操作，將電能計量互感器柜從出現(xiàn)故障的電網(wǎng)里切除，進(jìn)而縮小互感柜中故障的影響范圍，提高了電網(wǎng)設(shè)備的安全運行性。

1.1 諧振過電壓

當(dāng)系統(tǒng)的電壓高達(dá)10 kV的時候，電能計量互感器柜中安裝的電壓互感器一般是用來進(jìn)行專用計量的不接地型電壓互感器。通常互感器在正常工作的時候，如果能夠確保一次繞組從始至終連接在一起，一次回路所需的電源完全由10 kV的電網(wǎng)提供以及電壓互感器的內(nèi)部阻抗基本為零這三個工作過程處于平衡狀態(tài)，互感器相互之間就不會發(fā)生并聯(lián)的諧振現(xiàn)象。然而，由于外部環(huán)境因素等影響，也有可以出現(xiàn)電能計量系統(tǒng)中開關(guān)非同期合閘等現(xiàn)象，從而導(dǎo)致串聯(lián)諧振的發(fā)生。當(dāng)諧振現(xiàn)象出現(xiàn)以后，由于電壓的波形會隨之進(jìn)行相互間的疊加，電能計量系統(tǒng)的電壓值受其影響也會不斷升高，當(dāng)達(dá)到一定電壓程度，電壓互感器的內(nèi)部就會產(chǎn)生巨大的感應(yīng)電壓，這種電壓已經(jīng)超越了電壓互感器的絕緣耐壓水平，會導(dǎo)致電能計量互感器的出口熔斷器發(fā)生熔斷或者燒毀等無法挽回的故障。

1.2 電能系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象

從電能計量互感器自身來看，由于其內(nèi)部的裝置之間勵磁電抗的作用力比較，所以通過互感器的電容的電流值變得相應(yīng)較小，從而導(dǎo)致電能計量互感器的零序側(cè)部分積聚了大量的電荷。當(dāng)電能系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地現(xiàn)象并得到解決以后，電能計量互感器的內(nèi)部就會出現(xiàn)電感放電回路，這種類型的回路能夠?qū)⒐收习l(fā)生期間聚集的所有電荷通過直流電源的形式給佩有鐵芯的電感線圈進(jìn)行發(fā)電，在發(fā)電的一瞬間就會導(dǎo)致在電能計量互感器的高壓部分產(chǎn)生一個幅值比較強(qiáng)大的低頻電流。進(jìn)而在一瞬間造成了高壓熔斷器中熔絲熔斷等故障。

1.3 雷擊過電壓

具有10 kV的電能計量系統(tǒng)的架空線路一般采用的是不帶架空地線方式，由于其線路運行的周邊環(huán)境大多為高山地區(qū)，并且線路使用的三相LGJ類導(dǎo)線幾乎全部暴露在空氣當(dāng)中，因此，受雷擊過程中產(chǎn)生的雷電電荷的影響，架空的導(dǎo)線上可能會產(chǎn)生大量具有感應(yīng)作用的雷電電荷，當(dāng)雷電不小心擊中了這些帶有電荷的導(dǎo)線，導(dǎo)線上產(chǎn)生的雷電電荷就會隨著電擊的作用向線路兩側(cè)開始游動，從而形成雷電入侵波，這種入侵性的電波能夠直接作用在電能計量的互感器中，導(dǎo)致一些電氣設(shè)備由于受到外界電流的沖擊出現(xiàn)了故障。

2 電能計量互感器故障的解決措施

我們知道，互感器作為電能計量設(shè)施中的重要組成部分，其是否能夠安全有效的運行直接關(guān)系到電能計量系統(tǒng)的可靠以及電能計量設(shè)備的精度。通過對電能計量互感器產(chǎn)生故障進(jìn)行科學(xué)專業(yè)地分析，我們可以利用有關(guān)專業(yè)知識進(jìn)行科學(xué)預(yù)防和改進(jìn)。

2.1 定期檢修電能計量設(shè)備

設(shè)備的管理人員應(yīng)該定期的加強(qiáng)電力設(shè)備有關(guān)的檢修以及維護(hù)工作，確保電能計量設(shè)備在運行期間的外界環(huán)境衛(wèi)生情況。通過及時的檢修，可以在第一時間發(fā)現(xiàn)電力設(shè)備是否具有的安全隱患，從而采取相應(yīng)的解決措施。

2.2 對電力設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行合理設(shè)計

在電能計量互感器使用之前，要對其裝備進(jìn)行合理的參數(shù)設(shè)計，確保電能計量互感器的設(shè)備不僅安全有效，而且還能夠與之更好的交融，例如互感器的二次保險、避雷器的使用以及具有消諧振作用的裝置等。

2.3 為配電系統(tǒng)尋找合理的供電方式

技術(shù)管理人員可以通過合理的供電方式，為配電系統(tǒng)的電力負(fù)荷在擴(kuò)容過程中預(yù)留出相應(yīng)的容量與接口。我們還可以通過控制配電系統(tǒng)中互感器數(shù)量的多少來減少配電系統(tǒng)的鐵磁諧振在一定時期內(nèi)的發(fā)生率。從經(jīng)濟(jì)效率方面考慮，在確保配電系統(tǒng)能夠安全穩(wěn)定運行的同時，我們還可以通過適當(dāng)?shù)販p少配電系統(tǒng)有關(guān)維護(hù)點的數(shù)量，降低工作成本，減少了工作人員的工作量。

3 結(jié)語

通過以上的分析和研究我們可以發(fā)現(xiàn)，電能計量互感器產(chǎn)生故障的原因多種多樣，其中絕大多數(shù)是由于電能計量互感器柜中電壓互感器的故障引起的，由于電能計量設(shè)備對于電力工程的運行以及經(jīng)營和電能的使用者來說都是非常重要的存在，因此，保證其正常無故障的工作需要電力管理者進(jìn)行特別的重視。

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